В процессе CNC-обработка, гладкость обрабатываемой поверхности – очень важный показатель. Обработка поверхности, определяемая как текстура или гладкость поверхности, не только влияет на эстетику детали, но также играет жизненно важную роль в определении ее эксплуатационных характеристик. От точности обработки поверхности зависят такие факторы, как трение, износостойкость и даже способность удерживать смазку.
Что такое отделка поверхности
Чистота обработанной поверхности – это качество микрогеометрии поверхности детали во время обработки на станке с ЧПУ. Это качество измеряется путем оценки гладкости поверхности, регулярности следов обработки и степени шероховатости поверхности.
Качество поверхности является одним из ключевых факторов, влияющих на функциональность деталей. Это повлияет на трение, износ, усталостную прочность, уплотнение, контактную жесткость, вибрацию и шум деталей.
Качество обработанной поверхности обычно измеряется с использованием следующих параметров:
Ra (средняя шероховатость): Это наиболее часто используемый параметр шероховатости поверхности, который представляет собой среднеарифметическую высоту абсолютных значений по длине образца поверхности.
Rz (средняя высота по десятибалльной шкале): Это представляет собой среднее значение от пяти самых высоких пиков до пяти самых низких впадин на протяжении всей длины выборки.
Rmax (максимальная высота): Это абсолютная высота от самого высокого пика до самого низкого минимума в пределах длины выборки.
Rq (среднеквадратическая шероховатость): Это среднеквадратическое значение распределения высоты поверхности, которое дает больше информации о пиках и впадинах поверхности, чем Ra.
Кроме того, существует множество других параметров качества поверхности, таких как Rv, Rp, Rsk и т. д., которые можно использовать для описания различных характеристик поверхности. Измерения качества поверхности могут выполняться контактным (например, микрометрическим) или бесконтактным (например, лазерным сканированием) методами. В процессе проектирования и обработки необходимо выбрать соответствующий уровень обработки поверхности в зависимости от конкретного применения детали. Вообще говоря, более высокий уровень качества поверхности означает меньшую шероховатость, но также означает более высокие затраты на обработку.
Почему качество поверхности важно в машиностроительном производстве?
Важность шероховатости поверхности в машиностроительном производстве проявляется во многих аспектах, поскольку она напрямую влияет на производительность, срок службы и стоимость деталей.
-Фрикционные характеристики: Шероховатость поверхности влияет на коэффициент трения и, следовательно, на скорость износа и требования к смазке детали. Гладкие поверхности уменьшают трение и повышают механический КПД.
-Уплотнительные характеристики: Для деталей, которые необходимо герметизировать (например, цилиндры, клапаны и т. д.), низкая шероховатость поверхности может помочь улучшить эффект герметизации и предотвратить утечки.
-Предел выносливости: Крошечные ямки и трещины на шероховатых поверхностях могут служить отправной точкой для усталостных трещин, снижающих усталостную долговечность детали.
-Контактная жесткость и качество сборки: Шероховатость поверхности влияет на площадь контакта между деталями, что, в свою очередь, влияет на жесткость контакта и распределение нагрузки при сборке.
-Устойчивость к коррозии: Более гладкие поверхности имеют меньше зазоров и с меньшей вероятностью накапливают коррозийные среды, поэтому они обладают лучшей устойчивостью к коррозии.
-Оптические свойства: Для деталей, которым необходимо отражать свет (например, зеркал), шероховатость поверхности должна быть очень низкой, чтобы обеспечить оптические характеристики.
Факторы, влияющие на качество поверхности при обработке с ЧПУ
На качество поверхности могут влиять различные факторы, среди которых ключевые факторы:
Методы обработки
Различные методы обработки (такие как токарная обработка, фрезерование, шлифовка, полировка и т. д.) приводят к различным свойствам поверхности. Например, шлифование часто приводит к получению более гладкой поверхности, чем токарная обработка.
Состояние инструмента
Материал, геометрия, острота, степень износа и т. д. инструмента будут иметь существенное влияние на качество поверхности. Тупые или изношенные инструменты приводят к ухудшению качества поверхности.
Параметры обработки
Включая скорость резания, скорость подачи и глубину резания. Более высокие скорости резания могут обеспечить более гладкие поверхности, но если они слишком высокие, они также могут ухудшить качество поверхности из-за термического повреждения инструмента; меньшие скорости подачи и глубины резания могут снизить шероховатость поверхности.
Материал заготовки
Различные материалы имеют разные характеристики обработки, такие как твердость, ударная вязкость и внутреннее напряженное состояние, которые влияют на качество поверхности после обработки. С некоторыми материалами может быть легче добиться высокого качества отделки, а с другими может быть сложнее.
Использование охлаждающей жидкости
СОЖ может снизить температуру зоны резания, обеспечить смазку, уменьшить износ инструмента и, таким образом, улучшить гладкость обрабатываемой поверхности. Однако неправильное использование может также привести к загрязнению поверхности или коррозии.
Измерение шероховатости поверхности
1. Сравнительный метод
Метод определения значения шероховатости измеряемой поверхности путем сравнения ее с образцом шероховатости, отмеченным определенным значением.
Требования: Легко измеряется, используется для измерений на месте в мастерских, часто используется для измерений на средних или шероховатых поверхностях.
2. Метод легкого секционирования
Метод измерения шероховатости поверхности, использующий принцип легкого сечения.
Используемый инструмент: световой микроскоп (двухтрубный микроскоп)
Подходит для измерения плоских или цилиндрических поверхностей металлических деталей, обработанных точением, фрезерованием, строганием или другими подобными методами. Подходит для измерения поверхностей с Rz=~80 мкм и одновременного получения значения Ry.
3. Метод вмешательства
Используйте принцип интерференции световых волн.
Используемый инструмент: интерференционный микроскоп.
Подходит для измерения чрезвычайно гладких поверхностей, Rz = 0.025–0.84 м.
4. Метод сенсорной иглы
Метод ощупывания профиля поперечного сечения микроскопических неровностей кончиком иглы — контактное измерение.
Измерительный инструмент: Электрический прибор для измерения профиля
Диапазон измерения: Ra=0.025~5 мкм поверхность
Требования: быстрый и надежный, простой в эксплуатации, простой в реализации автоматических измерений и микрокомпьютерной обработки данных; измеряемую поверхность легко поцарапать.
Характеристики поверхности, способы обработки и примеры применения шероховатости поверхности
| Характеристики поверхности | Ра/мкм | Способ обработки | Область применения | |
| Шероховатые поверхности | Слегка заметные следы ножа | ≤20 | Черновая токарная обработка, черновое строгание, черновое фрезерование, сверление, напильник, распиловка. | Торцы вала, фаски, просверленные отверстия, стороны шестерни и шкива, дно шпоночных канавок |
| полугладкая поверхность | Следы микрообработки | ≤10 | Токарная обработка, строгание, фрезерование, растачивание, сверление, черновое развертывание | Неприлегающие поверхности, где на валу не установлены подшипники и шестерни, свободные монтажные поверхности креплений, подрезы на валах и отверстия. |
| Следы микрообработки | ≤5 | Токарная обработка, строгание, фрезерование, растачивание, шлифование, волочение, черновая очистка, прокатка | Поверхность-полуфабрикат, поверхность коробки, кронштейна, крышки, втулки и т.п., сочетающаяся с другими деталями без соответствия требованиям. | |
| Не могу ясно видеть следы обработки | ≤2.5 | Токарная обработка, строгание, фрезерование, растачивание, шлифование, волочение, шабрение, прессование и фрезерование зубьев. | Вблизи готовой поверхности расточная поверхность коробки для установки подшипника, рабочая поверхность шестерни. | |
| гладкая поверхность | Видимое направление трассировки обработки | ≤1.25 | Токарная обработка, растачивание, протягивание, шабрение, тонкое развертывание, зубошлифование, прокатка | Цилиндрические штифты, конические штифты, сопрягаемые поверхности с подшипниками качения. |
| Микродискриминация направления обработки | ≤0.63 | Прецизионное развертывание, прецизионное растачивание, шлифование и очистка, прокатка | Поверхность направляющей токарного станка повышенной точности | |
| Невозможно различить направление следов обработки. | ≤0.32 | Тонкое шлифование, хонингование, шлифование, суперфинишная обработка. | Коническое отверстие шпинделя прецизионного станка, верхняя коническая поверхность, коленчатый вал двигателя, рабочая поверхность распределительного вала, высокоточная поверхность зуба шестерни | |
| Чрезвычайно гладкая поверхность | Темная глянцевая поверхность | ≤0.16 | Тонкое шлифование, шлифование, общая полировка. | Внутренняя поверхность гильзы цилиндра, поверхность поршневого пальца |
| Яркая глянцевая поверхность | ≤0.08 | Сверхтонкое шлифование, тонкая полировка, зеркальная шлифовка. | Поверхность шеек шпинделя прецизионных станков, шариков подшипников качения и сопрягаемых поверхностей плунжеров и плунжерных втулок масляных насосов высокого давления | |
| Зеркальная глянцевая поверхность | ≤0.04 | |||
| Зеркальная поверхность | ≤0.01 | Зеркальное шлифование, сверхточное шлифование | Рабочая поверхность высокоточных средств измерений и измерительных блоков, а также металлическая зеркальная поверхность в оптических приборах. | |
Заключение
Под чистотой поверхности понимается плоскостность и гладкость поверхности материала. Это важный параметр для измерения качества обработки поверхности. Хотя добиться точной отделки поверхности может быть сложно и потенциально дороже, не стоит беспокоиться. У нас есть специальная команда, которая предоставит необходимую поддержку и поможет вам преодолеть эти проблемы. EASIAHOME может помочь вам достичь требований к качеству поверхности ваших обработанных деталей.
